沥青乳液的主要成分是沥青、水、乳化剂和稳定剂。几乎各种标号的石油沥青，都可用于制备沥青乳液。通过乳化机械的高速搅动或剪切作用，将沥青破碎成微小颗粒，分散在有乳化剂作用的表面活性物质的水溶液中，则可获得一种均匀分散肢体。乳液中沥青颗粒直径大致在1—5μm范围之内。乳化剂的基本作用是降低表面张力。其特点是分子中有一个水溶性(亲水性)的极性基团和一个油溶性(憎水性)的非极性基团。在沥青一水体系中，乳化剂分子移动于沥青与水界面间，其分子的惜水基团吸附于沥青的表面，并使其带有电荷，而亲水基团则进人水相。从而将沥青颗粒与水连结起来，降低了两者之间的界面张力。同时，由于沥青粒子带有同样电荷而互相排斥，妨碍它们之间互相凝聚，因而使沥青乳液能保持一定时期的均匀和稳定。电荷的性质决定于乳化剂的憎水基团或烃链部分的电荷，如其为负电荷，则沥青粒子带有负电荷，而形成的乳液为阴离子沥青乳液。反之，则为阳离子沥青乳液。如沥青粒子既具有负电荷，又具有正电荷，则乳液为两性离子沥青乳液；此外，还有非离子型沥青液。
乳化沥青设备制备沥青乳液的方法主要有两种：
(1)胶体磨或均油机法。胶体磨主要包括转子和定子两部分，转子在定子中高速旋转，两者的间隙约为0．～0．05mm。乳化效果主要视液体剪力的大小而异，而这种剪力是由于沥青颗粒在乳化剂溶液中受到转子旋转表面切割而产生的。制备沥青乳液时，将热沥青(—℃)和热的乳化剂水溶液(60～90℃)以固定的比例分别进入转子已经在高速旋转(～r／min)的胶体磨中，沥青通过转子切割成粒子并与乳化剂水溶液混合后即可连续制备沥青乳液。产品的沥青颗粒平均为1～3μm；需要注意的是加料要适量和均衡，这是保证产品均匀的重要因素。水的硬度必须控制，必要时应使用软化设备。目前，乳化沥青生产设备的产品均采用此法。
(2)搅拌器法。这是一种间歇式生产沥青乳液的方法。搅拌器上装有桨叶，其位置需偏离搅拌器的中心，以免形成旋涡。制备乳液时，先将定量的热乳化剂水溶液倾入搅拌器中，然后将热沥青在搅拌状态下逐渐注入搅拌器，并继续搅拌(—r／min)。采用此法制备的沥青乳液不如上法均匀，有的颗粒小于1μm，有的则大于10μm。此种方法主要用于施工工地临时生产沥青含量较低、阴离子的、质量要求不高乳化沥青生产；成本低。